Шырақтар координаттарының тәуліктік қозғалыс кезіндегі өзгерісі

Пән: Астрономия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Шырақтар координаттарының тәуліктік қозғалыс кезіндегі өзгерісі

Аспан сферасының тәуліктік қозғалысы көрінетін қозғалыс болып табылады. Оның себебі Жердің өз осі бойымен аспан айналысына қарама-қарсы бағытта нақты айналады. Сондықтан Жер бетіндегі қай нүктеден қарасақ та, аспан сферасы Жер осіне параллель түзу болып табылатын әлем осін айнала қозғалатынын көреміз, яғни бақылаушы Жер бетіндегі орнын ауыстырғанда әлем осінің аспан сферасына қатысты бағыты өзгермейді. Ал ілме сызығының аспан сферасына қатысты бағыты бақылаушының қай географиялық ендікте тұрғанына тәуелді болады да, айналу осімен әртүрлі бұрыштарды құрайды. Осы себепті аспан сферасының әлем осімен және ілме сызығымен байланысты нүктелері мен шеңберлерінің де өзара орналасуы бақылаушының қай ендікте тұрғанына байланысты болады. 1. 11-суреттен әлем полюсінің биіктігі бақылау орнының астрономиялық ендігіне тең екені көрініп тұр, яғни h _P =ϕ . 1. 12-суретте аспан сферасындағы басқа да бұрыштардың бақылау орнының ендігімен байланысы көрсетілген.

Аспан сферасының тәуліктік айналуынан шырақтар аспан параллельдері бойымен тынымсыз қозғалыста болады. Бақылау орны қай ендікте болғанына байланысты шырақтардың бір бөлігі математикалық көкжиекті қиып өтеді, ал қалғандары барлық уақытта не одан жоғары жақта, не төмен жақта қозғалады ( 1. 13-сурет ) .

1. 11-сурет. Әлем полюсінің биіктігі мен географиялық ендік арасындағы байланыс

1. 12-сурет. Аспан сферасының аспан меридианының жазықтығына проекциясы

Шырақтың математикалық көкжиекті жоғары қарай қиып өтетін нүктесі оның шығу нүктесі деп аталады, ал төмен қарай қиып өтетін нүктесі шырақтың бату нүктесі деп аталады.

1. 13-сурет. Шырақтардың орташа географиялық ендіктердегі тәуліктік қозғалысы

1. 14-сурет. Шырақтардың Жер экваторындағы тәуліктік қозғалысы

Егер шырақ еңкеюі белгілі ендікте:

(1. 5. 1)

шартын қанағаттандыратын болса, ол сол ендікте шығып бататын шырақ болады. Бұл шырақтар тәуліктің тең жартысы бойы аспанда болады. Аспан экваторында орналасқан шырақ ( δ =0) дәл шығыс нүктесінде шығып, батыс нүктесінде батады. Егер δ >0 болса шырақ солтүстік шығыста шығып, солтүстік батыста батады, бұл шырақтар тәуліктің жартысынан көп уақыт бойы аспанда болады, ал δ <0 болса шырақ оңтүстік шығыста шығып, оңтүстік батыста батады, бұл шырақтар аспанда тәуліктің жартысынан аз уақыт болады. Егер шырақ еңкеюі:

(1. 5. 2)

болса, шырақ батпайды немесе шықпайды. Батпайтын шырақтың тәуліктік параллелі толығымен горизонт үстінде жатады, олар тәулік бойы аспанда айналып жүреді, ал шықпайтын шырақтың тәуліктік параллелі толығымен горизонт астында жатады, яғни олар бұл ендікте ешқашан көрінбейді.

Экваторда тұрған бақылаушы үшін барлық аспан шырақтары шығып, батады ( 1. 14-сурет ) . Ал полюстағы бақылаушы үшін барлық көрінетін аспан шырақтары батпайтын шырақтар саналады, қалған шырақтар, яғни көрінбейтін шырақтар, не шықпайтын болып есептеледі ( 1. 15-сурет ) . Аспан сферасының шықпайтын және батпайтын шырақтар орналасқан бөліктері бір-біріне тең болады. Көрнекі түрде осы жағдайларды төмендегі суреттен байқауға болады.

Шырақтың аспан меридианын қиып өтуі - шырақ кульминациясы деп аталады. Шырақтың аспан меридианының жоғарғы бөлігін қиып өтуін жоғарғы кульминация, ал төменгі бөлігін қиып өтуін төменгі кульминация деп атайды. Батпайтын шырақтардың екі кульминациясын да бақылауға болады. Шығатын және бататын шырақтардың жоғарғы кульминациясы ғана бақыланады. Шықпайтын шырақтардың екі кульминациясы да бақылауға келмейді.

1. 15-сурет. Шырақтардың Жердің солтүстік

полюсіндегі тәуліктік қозғалысы

Тәуліктік қозғалыс барысында шырақтардың горизонталды координаттар жүйесіндегі орны тынымсыз өзгеріп отырады. Белгілі бір шырақтың биіктігі немесе зениттік қашықтығы және азимуты уақыт бойынша бірқалыпсыз өзгереді. Кульминация кезінде шырақтың биіктігі немесе зениттік қашықтығы өте баяу өзгереді, ал азимуты өте жылдам өзгереді. Шырақтың шығуы немесе батуы кезінде оның зениттік қашықтығы мен биіктігі былайша: z=90 , h=0 , ал азимуты шырақтың ауысуы мен бақылау орнының ендігіне байланысты өзгереді және шығу нүктесінің азимуты мен бату нүктесінің азимуты арасында:

A _ш = -A _б (1. 5. 3)

қатынасы орындалады. Жоғарғы кульминация кезінде шырақтың биіктігі максималды, ал зениттік қашықтығы минималды мәнге ие болады, кульминация нүктесі зениттен оңтүстікке қарай орналасса, азимуты А =0 ⁰ , ал зениттен солтүстікке қарай орналасса, азимуты А =180 ⁰ . Төменгі кульминация кезінде шырақтың биіктігі минимал, ал зениттік қашықтығы максимал мәнге ие болады, кульминация нүктесі зенит немесе надирден оңтүстікке қарай орналасса, азимуты А =0 ⁰ , ал зенит немесе надирден солтүстікке қарай орналасса, азимуты А =180 ⁰ .

Күн, Ай және ғаламшарлардан басқа шырақтардың еңкеюі мен тік шарықтауы тәуліктік қозғалыс барысында тұрақты болып қалады, ал сағаттық бұрышы бірқалыпты өзгереді. Сағаттық бұрыштың бірқалыпты өзгеруін уақыт өлшеуде қолданады. Жоғарғы кульминация кезінде шырақтың сағаттық бұрышы t =0, ал төменгі кульминация кезінде t =180 ⁰ .

Берілген ендікте белгілі бір жұлдыз жыл бойы бір нүктеден шығып, сәйкес екінші нүктеде батады. Кульминация нүктелері де өзгеріссіз қалады. Ал Күн, Ай және ғаламшарлар үшін шығу, бату және кульминация нүктелері периодты түрде өзгеріп отырады, бұның себебі - бұл денелер Жерге қатысты периодты түрдегі нақты қозғалыста болатынына байланысты, олардың экваторлық координаттарының өзгерісі периодты.

1. 6. Параллакстық үшбұрыш және аспан координаттарын өзара түрлендіру

Параллакстық үшбұрыш деп аспан сферасындағы шырақтың вертикал сызығы, сағаттық шеңбері және аспан меридианы доғаларынан құралған үшбұрышты атаймыз ( 1. 16-сурет ) . Оның төбелері әлем полюсі P, зенит Z және шырақ M болып табылады. Енді осы үшбұрыштың қабырғалары мен бұрыштарын табайық. Егер шырақ аспан сферасының батыс бөлігінде орналасқан болса ( 1. 16-суреттің сол жағы), ZP қабырғасы 90º- ϕ тең ( ϕ - бақылау орны ендігі), ZM қабырғасы шырақтың зениттік қашықтығына тең z =90º- h ( h - шырақ биіктігі), PM қабырғасы шырақтың полюстік қашықтығына тең p =90º- δ ( δ - шырақ ауысуы) . Z төбесіндегі бұрышы 180º- А тең ( А - шырақ азимуты), Р төбесінің бұрышы t сағаттық бұрышқа тең, ал М төбесіндегі бұрышы q - параллакстық бұрыш деп аталады. Егер шырақ аспан сферасының шығыс бөлігінде орналасқан болса ( 1. 16-суреттің оң жағы), Р төбесіндегі бұрышы 360º- t тең, Z төбесіндегі бұрышы А -180º тең болады, ал қабырғалары сол күйі қалады.

Тікелей өлшеулер арқылы z (немесе h ) пен А анықталады, ϕ - бақылау орны ендігі белгілі десек, шырақтың ауысуын δ , сағаттық бұрышын t және тік шарықтауын α=s-t ( s -жұлдыздық уақыт) сфералық үшбұрыштарға арналған формулалардан шығарылған:

sin δ = sin ϕ cos z - cos ϕ sin z cos A ,

cos δ sin t = sin z sin A , (1. 6. 1)

cos δ cos t = cos ϕ cos z + sin ϕ sin z cos A ,

қатынастары арқылы таба аламыз, әрі бұл қатынастар горизонталды координаттар жүйесінен экваторлық координаттар жүйесіне өту үшін қолданылады.

1. 16-сурет. Параллакстық үшбұрыш

Егер δ , t және ϕ белгілі болып, z және А- ны табу керек болса, онда:

cos z = sin ϕ sin δ + cos ϕ cos δ cos t ,

sin z sin A = cos δ sin t , (1. 6. 2)

sin z cos A = - cos ϕ sin δ + sin ϕ cos δ cos t ,

қатынастарын қолданамыз, әрі бұл қатынастар экваторлық координаттар жүйесінен горизонталды координаттар жүйесіне өтуде қолданылады. Сонымен қоса жоғарыдағы формулалар шырақтардың шығу және бату уақыттары мен азимуттарын есептеу үшін, бақылау орнының географиялық ендігін және жергілікті жұлдыздық уақытты анықтау үшін де пайдаланылады.

. Жер полюсінің жер беті бойымен қозғалысы

Көптеген жыл ішінде Жер бетінің бірнеше нүктелеріндегі жүргізілген өлшеулер көмегімен пункттардың ендіктері тұрақты болып қалмай, орташа мәнінен 0’’, 3 -қа дейін ауытқып периодты түрде өзгеретіні және де бір пункттің ендігі кейбір мәнге көбейгенде, басқа, қарама-қарсы меридианда жататын пункта ендік шамамен осындай мәнге азаятыны байқалған. Бұл географиялық ендіктердің тербелістері Жер денесі айналу осіне қатысты ығысатынымен, ал оның нәтижесінде айналу полюстерімен Жер бетінің әртүрлі нүктелері сәйкес келетінімен байланысты болады.

Жер полюстерінің қозғалысында, географиялық ендіктер тербелісіндегідей, ғасырлық және периодты құраушыларды айырады.

Негізгі периодты құраушыларға Чандлердің 14-айлық периоды мен 12-айлық (немесе жылдық) периоды жатады. Соңғысының себебі белгілі, ол - ауа массалары таралуының маусымдық өзгерістерімен, қар түріндегі су массасының Жердің бір жартышарынан екіншісіне тасымалдауымен, т. с. с. байланысты болу керек. Чандлер қозғалысының себебі әлі де белгісіз. Болжаулардың біреуі мынадай. Чандлер периоды - Эйлер теорияға сүйеніп XVIII ғасырда алдын ала болжаған Жер тербелісінің табиғи периоды. Жер абсолют қатты дене болса, табиғи период 10 айға тең болатын еді, бірақ Жер майысқақ болып табылғандықтан серпімді деформацияларға ұшырайды (қатысады), бұның салдарынан табиғи период 14 айға дейін артады.

Ғасырлық қозғалыс ~3, 3 мс/жыл доға жылдамдықпен батыс бойлықтың ~75 ⁰ , 7 бағытында болады. Қазіргі заманғы теориялар бойынша бұл қозғалыс соңғы мұзданудан кейін мұздың жүктемесінің жойылуынан Жердің инерция тензорының өзгеруімен байланысты.

Бұлардың нәтижесінде Жердің солтүстік полюсі Жер бетінде күрделі қисықты сызады, бұл қисық қабырғалары 30 м-ге жуық квадраттан тыс шықпайды ( 1. 21-сурет ) . Полюстің қозғалысы солтүстік полюске сырттан қарағанда сағат тіліне қарама-қарсы бағытта келеді. Дәлірек айтсақ, полюс қозғалысының траекториясы 1, 2 және 1 жылға еселі ~6 жылға тең периодпен жиырылатын және жайылатын шиыршық түрінде болады, оның центрі W бағытта ығысып тұрады. Шиыршықтың максимал өлшемі 15 м-ден көп болмайды.

Жер полюстерінің оның беті бойымен қозғалысы 19 ғасырдың соңында ашылған. 1898 жылы Халықаралық ендік қызметі (ХЕҚ) ұйымдастырылған, оның құрамына бір ендіктегі 6 станция кірді: Италиядағы, Ресейдегі (қазіргі Түрікменстандағы Чарджоу), Жапондағы және АҚШ-тағы 3 станция. Қазіргі уақытта бұл қызметтегі станциялардың саны 30 жетеді, олар әртүрлі географиялық ендіктерде орналасқан.

1. 21-сурет. 1995-2000жж. және 1900-2000 жылдары аралықтарындағы полюстің қозғалысы (жуан сызық - ғасырлық жүріс)

Координаттар Шартты халықаралық бастаудан (CIO) есептеледі. Меридиандарда секунд түрінде ендіктер келтірілген

ХЕҚ-ң барлық станцияларының жүйелі бақылауларынан солтүстік полюстің Жер бетіндегі орны жылдың әр оннан бір бөлігі үшін шығарылады.

Жоғарыда айтылғандай, полюстердің қозғалысы ендіктер мен бойлықтар торының да Жер беті боймен ығысуына әкеледі. Демек, бақылаушы жұлдыз кульминациясының мезетін лездік меридианда тіркейді, яғни бұл қозғалыс тәуліктің ұзақтығын да өзгертеді.

1. 10. 4. Жер айналуының бірқалыпсыздығы

Жердің өз осі бойымен айналуының периоды деп Жердің белгілі бір өзгермейтін бағытқа қатысты бір толық айналуын жасайтын уақыт аралығын айтады. Бұл аралық жұлдыздық тәуліктің ұзақтығына жақын болса да, дәлме-дәл оған тең болмайды, өйткені прецессия салдарынан көктемгі күн мен түннің теңелу нүктесіне бағыт жыл ішінде шамамен 46’’-қа өзгереді. Бір жұлдыздық тәулік ішінде көктемгі күн мен түннің теңелу нүктесіне бағыт 46″:366=0″, 126қа өзгереді. Жер мұндай бұрышқа 0 ^s , 008 уақыт ішінде бұрылады, ал көктемгі күн мен түннің теңелу нүктесі батысқа қарай, яғни Жердің айналу бағытына қарсы ығысатындықтан, Жердің айналу периоды жұлдыздық тәуліктен 0 ^s , 008 көп болып, 23 ^h 56 ^m 04 ^s , 098 орташа күн уақытына тең келеді.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.